天文学家首次直接测得流浪系外行星质量

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【导读】

天文学家通过一次特殊的引力微引力透镜事件,首次直接测量了一颗流浪系外行星的质量和距离,为研究这类“无主之星”的行星群体提供了关键观测证据。相关成果发表于本月《科学》杂志。


首次打破质量—距离简并性的流浪行星事件

长期以来,天文学家通过引力微引力透镜调查确认,银河系中存在一类不绕恒星运行的流浪行星群体。以往观测显示,这些天体中有相当一部分质量低于木星,但由于微引力透镜效应中质量与距离存在简并性,其质量一直难以被直接测量。

最新研究中,编号为 KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516 的一次短暂微引力透镜事件,首次打破了这一质量—距离简并性。观测结果显示,引发该事件的是一颗质量约为木星 21.9% 的系外行星,其距离银河系中心约 9,785 光年(约 3,000 秒差距)。

研究团队指出,这一测量为流浪行星的质量标定提供了直接观测依据。


地面—太空联合观测锁定质量与距离

此次发现由北京大学和中国科学院国家天文台的董苏波博士及其合作者完成。团队通过一次短时微引力透镜事件识别出这颗新的流浪行星 KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516。

与以往主要依赖地面观测的工作不同,本次研究同时利用了多个地面巡天项目以及欧洲航天局盖亚(Gaia)空间望远镜,从地面和太空两个相距遥远的观测点同步监测同一微引力透镜事件。

来自不同观测位置的光变曲线在时间上的细微差异,使得研究人员能够测量微引力透镜视差。团队将这一视差信息与有限源点透镜模型相结合,从而推导出该行星的质量和空间位置,实现对单个流浪行星质量的直接测定。


形成机制推断:更接近“类行星”而非“类棕矮星”

研究团队将该事件的观测特性与已知微引力透镜事件的统计结果及模拟预测进行比较后表示,这一天体更可能是在原行星盘中形成,性质上类似普通行星,而非像棕矮星那样以孤立方式形成。

研究人员推断,该行星在形成后经历了动力学相互作用,被从其诞生地所在的行星系统中驱逐,最终成为一颗在银河系中独自行进的流浪天体。


研究发表

相关研究以“一颗土星质量的流浪行星引起的微引力透镜事件”为题,发表于《科学》杂志:

董苏波 等人,2026 年。《一颗土星质量的流浪行星引起的微引力透镜事件》。《科学》391(6780): 96-99;doi: 10.1126/science.adv9266。


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